管道焊接技术篇1
概述
近年来,PE燃气管道由于其显著的优良性能，在城市管网建设中使用日益普遍，为保证PE燃气管道的安装安全质量，焊接技术十分重要，PE燃气管道系统焊接技术的优劣，直接关系到燃气管网络的运行效果和使用寿命，其中接口的连接质量至关重要。因此了解和掌握有关PE管焊接的方式特点及优越性是十分重要的，
PE管的特点及应用范围
1、PE管的特点
PE管的原材为聚乙烯，它是一种高分子量的有机合成材料。PE管一般采用中密度和高密度聚乙烯，PE管应用于燃气输送的优势为：
耐腐蚀。聚乙烯是惰性材料，除少数强氧化剂外，可耐多种化学介质的侵蚀，不需要防腐层，特别适用于酸、碱性土壤的敷设。
密封性好，不泄漏。PE燃气管道主要采用熔接连接（热熔焊接或电熔焊接），本质上保证接口材质、结构与管体本身的同一性，实现了接头与管材的一体化。
韧性、挠性好。PE燃气管是一种咱主韧性的管材，其断裂伸长率一般超过500%，局部震动不会引起全部管子的震动，抗震性很强。
流通能力大。较高的输送能力，减少了管路的压力损失和输送能能耗，经济优势明显。
PE燃气管道具有良好的抗刮痕能力和良好的抵抗快速裂纹传递能力。
重量轻，安装施工方便、快捷。
使用寿命长，可达50年以上。
2、PE管的应用范围
PE燃气管包括SDR11、SDR17.6两个系列。SDR11系列宜用于输送人工煤气、燃化石油气（气态）；SDR17.6系列宜用于输送天然气。PE燃气管道主要适合于压力等级小于0.4MPa的城市中低压管网。另外，由于D250以上的大口径管道的综合造价与钢管相比，没有突出优点，因此大口径管道一般采用钢管。
PE管的焊接
PE燃气管道系统焊接技术的优劣，直接关系到燃气管网络的运行效果和使用寿命，其中接口的连接质量至关重要。PE管的接口采用热熔和电热熔连接，成本上是热熔低于电热熔，而质量上是电热熔优于热熔。因此掌握有关PE管焊接的方式十分重要的。
（一）、聚乙烯燃气管道的熔接机理聚乙烯是一种高结晶度的聚合物，这种聚合物随温度的变化可分成三种状态：结晶态(坚硬固体)、高弹态(橡皮状弹性体)、粘流态(粘流体)。(1)结晶态；聚合物大分子链和链段被冻结，分子失去活动能力，在受外力作用时，只能产生瞬间变形，外力除掉后可恢复原状，是材料的正常使用状态。(2)高弹态：聚合物分子开始具有活动能力，但整个大分子链仍不能运动，在外力的作用下能产生较大变形，外力解除后仍能缓慢恢复原状，此时聚合物的弹性模量大大降低，力学性能变差。(3)粘流态：聚合物分子间距离增大，大分子的活动能力增加，发生了整个分子重心位移，而产生流动。在外力作用下整个大分子链间相互滑动而产生变形，使长链分子重新重叠和缠结，这种变形是不可逆的，在温度降低后，除掉外力其长链大分子间依然可以保持这种重组状态。聚乙烯管的熔接是在聚合物的粘流态下进行的，一个完整的熔接过程要经历卜述三种状态的转变。要获得一个合格的接口，必须满足的基本条件是：①熔接界面必须是干净、干燥的，以免影响界面分子间的相互缠结。②合理的加热温度和加热时间，以保证获得足够粘流态的融质。③合适的外力，可以加剧分子变形，使两界面的分子能充分的缠结。电熔连接时其能力是靠融质的融涨获得，无需人为施力。热熔对接时，外力是人为施加的，压力过小，界面间长链分子无法充分变形，无法重新重叠及缠结；相反对接压力过大，粘流态的融质被挤出熔接界面，使界面问的介质大都处在高弹态形成假焊。
（二）聚乙烯管道的连接方式
聚乙烯一般可在190℃-260℃范围内被熔化(不同材料牌号的熔化温度一般亦不相同)，此时若将管材(或管件)两端熔化的部分充分接触，并保持适当的压力，冷却后便可牢固地融为一体。热熔对接是通过专用连接板被加热到210℃后，使熔接管线的两端通过加热板加热熔化，抽出加热板的同时迅速将两端贴合，通过机具保持一定的压力，冷却后达到连接的目的。电熔连接是采用专用的电熔焊机，控制流过管件内埋设的电阻丝中的电流管使管件合理发热，加热管件与管材的连接界面，经过一定时间的熔融达到熔接目的。电熔接口方式操作简单，人为因素少，可靠性高，但管件价格较高，接口成本高(大口径管材尤为明显)。由于PE管系SDB的方式加工管材，随着管径增大，壁厚增大；管径减少而壁厚减少。特别是D＜110mm管径的燃气管其壁厚较小，采用热熔对接的可靠性较差。综上所述，对于D≥110mm时采用热熔对接(在特殊需要时采用电熔连接)；D＜110mm时一般采用电熔连接。PE燃气管输送的燃气是带压力的易燃、易爆的危险性气体，所以施工中除管材管件的质量需要认真检查外，连接质量的好坏也是工程质量的基本保证。目前对于PE燃气管的连接质量检查，除了外观检查和强度试验，气密性试验外，尚无更可靠的质量检验手段，因此，有必要仿照钢制管道焊接工艺评定的方法，对PE管连接工艺进行焊接工艺评定来验证施工单位是否有能力焊出符合《聚乙烯燃气管道工程技术规程》(CJJ63-95)和产品技术条件所需要的连接接头。
（三）、PE管连接工艺1、电熔连接工艺参数①连接机具PFSA全自动电熔焊机，电源电压220V，额定功率40kW，输出电压39.5V。②焊接加热时间：电熔套筒D90120S；D6375S；D4070S；电熔变径D110／90210S；D90／63，180S；D63／40，210；电熔弯头90D901208S；90D63655S；90D4070S；45D90120S；45D63758S电熔三通D901205S；D63705S；D401105S③冷却时间查管件上条码标注。
2、热熔对接工艺参数
热熔对接工艺参数如表1所示。
表1热熔对接工艺参数
对接机管材外径D（mm）加热温度（℃）加热时间对接压力（MPa）冷却时间（min）冷却压力（MPa）
PBF250B250210±103分8秒2.2282.2
200210±102分50秒1.4241.4
160210±102分21秒0.9200.9
110210±101分43秒0.45140.45
PBF250250210±103分8秒4.45242.85
200210±102分50秒2.85284.45
160210±102分21秒1.85201.85
110210±101分43秒0.9140.9
PBF160A160210±102分20秒2.2200.2
110210±101分43秒1.05141.05
3、性能测试要求
（1）电热熔焊接
剥离试验：脆性破坏的起始破裂长度≤2／3L；
静液压试验：20℃，9.0MPa，韧性破坏时间>100h，焊口无渗漏；
80℃，4.0MPa，韧性破坏时间>1000h，焊口无渗漏。
（2）热熔焊接
拉伸试验：延性破坏，断裂强度≥19MPa。
静液压试验：20℃，9．0MPa，韧性破坏时间>100h，焊口无渗漏。80℃，4．0MPa，韧性破坏时间>1000h，焊口无渗漏。
4、安装质量的保证热熔对接D250、D160、电熔连接D90、D63四种焊接件，根据合格的焊接工艺制定了PE管的连接工艺指导书并指导现场施工，以获得满意的连接接头。（四）、电热熔焊接
1、焊接原理
使用专用的电熔焊机，通过对预埋于电熔管件内表面的电热丝通电而使其加热，从而使管件的内表面及管材的外表面分别被熔化，冷却到要求的时间后而达到焊接的目的。
2、焊接步骤
(1)清洁管材连接面上的污物，保持切口清洁；
(2)标出管材插入深度，刮除表面氧化层，使管材能轻松插入管件内，但管材与管件之间的配合间隙不能太大，以管材不能与管件自动脱离为准；
(3)将管材固定，使管材和管件处于同一个轴线；
(4)将电熔焊机导线插入管件的电极保持牢固；
(5)选择条码扫描或手工操作输入焊接参数，并确认其准确；
(6)开始焊接，并观察“观察孔”的冒料情况；
(7)等待冷却时间结束，拔掉导线，焊接完成。
注意事项：在焊接时及焊接完成后的冷却时间不得移动管件且不能在管件上施加任何压力。
3、外观检验要求
接触：管材端面接触到电熔管件内部挡圈；
中心：管材与管件中心重合；
观察孔：观察孔中的物料完全顶出。
（五）、热熔焊接
1、焊接原理
PE是一种热塑性材料，一般可在190～240℃之间的范围内被熔化(不同原料牌号的熔化温度一般也不尽相同)，此时若将管材两端熔化的部分充分接触，并施加适当的压力，冷却后便可牢固地融为一体，从而达到焊接目的。
2、焊接步骤
(1)调节加热板温度至焊接工艺要求的范围(210+10℃)之内；
(2)用洁净的棉布将加热板擦干净：
(3)调试拖动压力，算出焊接管材的熔焊压力；
(4)将两段待焊管材在焊机上同时夹紧，并保证端面对齐；
(5)将加热板就位，使管材两端面和加热板紧贴，并施加一定的压力，同时开始第一阶段的计时；
(6)待翻边高度达到工艺要求时，使施加的压力保留到拖动压力，同时开始第二阶段的计时；
(7)时间达到工艺要求时，拨动进给手柄，松开两端管材，取出加热板；
(8)迅速闭合管材，当压力升至熔焊压力时开始第三阶段计时；
(9)观察翻边情况，卸压，冷却计时开始；
(10)冷却结束后，拆卸夹具，焊接结束。
3、外观检验要求
环口均匀光滑，无划伤的缺陷，错边量小于壁厚的10％。四、影响焊接质量的因素
1、直接因素
a.焊工的技术不熟练，影响了焊接质量。
b.从连接部位剖切面分析，管道连接时，氧化层刮削不够彻底。
c.管段连接端面切割不整齐，端面空隙较大，导致熔融压力不足。
d.焊接冷却过程中，可能受到外力扰动。
e.套筒内壁熔融料中有气孔，焊接部位在焊接前曾被污染，有脏物或水分存在。
f.管道焊接未采用夹具，未完全对中。
g.虽然观察孔指示针已冒出，但仍有可能是焊接时间不够，导致未熔透。
h.使用发电机，导致焊机电压不稳定，焊接质量受到影响；或者接入的电源虽然是市政电，但是接入点较远，电压过低，焊接质量受到影响。
i.焊机本身质量存在问题，电压不稳定，输出电流过小。
2、间接因素
a.焊接时焊机所处环境变化，如阳光直射、阴雨天气、周围环境潮湿等。
管道焊接技术篇2
关键词：长输管道焊接缺陷全自动保护焊
Abstract:thispapermainlyintroducesthedefinitionofpipelines,featuresanduse,detaileddescriptionofthedomesticpipelineweldinginconstructionprocess,meetenvironmental,socialandculturalfactorswhichinfluencetheinconvenience.Accordingtothepipeweldingconstructionitselfexistssafetyproblemsandpotentialsafetyproblems,analysestheinternalcausesproduceriskfactorsandoutsideenvironmentinfluence,andinthelightofthecharacteristicsofthecorrespondingadoptedaseriesoftechnicalmeasuresforreform.Throughthestudyofthisspecialresearch,wecanfullyunderstandthepipelineindustryinChinatothepresentsituationanddevelopmentprospect,concludesthattheapplicationofthesystemtechnologyandadvancedmanagementconcept.
Keywords:longdistancepipelineweldingdefectsautomaticprotectionwelding
中图分类号：TG457.6文献标识码：A文章编号：
第一章前言
随着我国社会经济的全球化发展和能源消耗的日益增长，油气及其他介质的长距离输送已经广泛地用于各类行业之中，通过对管道施工过程中所存在的不安全因素及其相应的技术措施进行研究，我们可以充分了解到施工建设部门在不同长输管线的施工过程中，分别存在哪些技术难关，引进和采用了那些先进的技术措施。以此项研究为理论基础和借鉴经验，有利于提高建设质量水平和安全管理水平，更有利于我国的管道工业进一步与国际接轨并跨入世界先进行列。
第二章长输管道焊接施工的危险因素分析
2.1长输管道施工的内容及特点
长输管道，又称干线管道，是指产地、储存库、使用单位之间的用于运输商品介质的管道。其将液体、气体或浆体从供应方输送到远方的用户，它不同于企业内部管道，具有管径大、距离长、输量大的特点，有各种配套辅助工程，有独立的管道监控和经营管理系统。
2.2长输管道的焊接缺陷
长输管道除特殊地形采用地上敷设或跨越外，一般均为埋地敷设。管道一旦建设、投产，一般情况下都是连续运行，因此管道中若存在焊接缺陷，不但难以发现，而且不易修复，会给管道安全运行带来隐患。影响焊接安全施工的主要因素有以下几点：
2.2.1焊接方法的影响
1.手工下向焊工艺采用多机组流水作业，劳动强度较低，效率较高，焊接质量也较好，但取决于焊接环境和操作人员素质；
2.自保护半自动焊工艺具有可以连续送丝、不用气体保护、抗风性能较强（4、5风级以下）、焊工易操作等优点，但缺点是不能进行根焊，并且操作不当时盖面容易出现气孔；
3.自动焊技术适用于大口径、大壁厚管道、大机组流水作业、焊接质量稳定、操作简便、焊缝外观成型美观。其缺点：一是对管道坡口、对口质量要求高；二是坡口形式要求严格；三是受外界气候影响较大；四是边远地区气源供应问题，尤其是氩气。
2.2.2外界环境对焊接质量的影响
1.流动性施工的影响
施工作业点随着施工进度不断迁移，焊接作业也处于流动状态，这与工厂产品生产相比，增加了施工管理、质量管理、安全管理等方面的难度。
2.地形地貌的影响
敷设一条长输管道可能会遇到多种地形，如“西气东输”工程，自西向东途经戈壁、沙漠、黄土高原、山区、平原、水网等多种地形地貌。
3.人文、社会环境的影响
在人口密集、水网密布、雨水较多、经济发达的地区，可能由于种种原因造成施工不能连续进行。这种外界因素的干扰，造成现场留头多，连头数量增加，焊接安全质量难以保证。
第三章长输管道施工的安全技术措施
长输管道若发生泄漏事故，不仅造成资源损失，而且还会引发火灾、爆炸、污染环境，因此，除采用具有良好性能的优质焊接钢管，在施工过程中，严格遵守设计、施工规范，把好施工质量关和验收关，使之具有优良的焊接质量，还应采取一系列的安全保护对策措施。
3.1管道的电焊焊接要求
3.1.1为降低或消除焊接接头的残余应力，保证焊接质量，应根据材料的淬硬性、焊接厚度及使用条件等综合考虑焊前预热和焊后热处理。一般按表3.1的规定进行；
3.1常用管材焊接预热及焊后热处理要求
钢号焊前预热焊后热处理
壁厚（mm）温度（℃）壁厚（mm）温度（℃）
10、20、ZG25≥25100～200＞36600～650
15MnV
12CrMo≥15150～200＞20520～570
650～700
12CrMoV
ZG20CrMoV≥6200～300
250～300＞6720～750
3.1.2在恶劣气候条件下焊接时，焊接部位必须有相应的遮护条件。对于一般常用钢管在低温条件下焊接时，管材的预热要求按表3.2的规定进行；
3.2钢管低温焊接环境温度和预热温度
钢号允许焊接的
最低温度环境（℃）预热环境
常温焊接低温焊接
含碳量≤0.2
的碳钢-30环境温度高于
-20℃时可不预热环境温度低于-20℃
时预热100～150℃
含碳量＞0.2
～0.3碳钢-20环境温度高于
-10℃时可不预热环境温度低于-10℃
时预热100～150℃
16Mo
12CrMo-10预热150～200℃
200～250℃温度环境低于0℃时，
预热250～400℃
3.1.3管子焊接接头需进行热处理时，一般应在焊后及时进行。对于易产生焊接延迟裂纹的焊接接头，如不能及时热处理，应在焊接后冷却到300～350℃时，予以保温缓冷；
3.1.4每道焊缝均应焊透，且不得有裂纹、夹渣、气孔、砂眼等缺陷，若出现缺陷，应按表3.3方法进行修补；
3.3焊接缺陷修补方法
缺陷类别允许速度修整方法
焊缝尺寸不符合标准不允许焊缝加强部分如不足应补焊
焊瘤严重时不允许铲除
焊缝及热影响区表面有裂纹不允许将焊口铲掉重新焊接
焊缝表面有弧坑、气孔、夹杂不允许产出缺陷后补焊
管子中心线错开或折弯超过时不允许修整
3.1.5焊接时的电流强度，按下式计算：I=20d+6d2（式3―1）
式中I―电流（A）；d―焊条芯直径（mm）
3.1.6当管道内有水或有压力的气体均不准施焊，管道或设备上有油漆时，油漆未干也不推施焊，当风力为5级以上、雨天和雪天时，应停止露天施焊；在3～5级风力时，露天施焊需搭设工作棚。
3.2管道的气焊焊接与切割要求
3.2.1气焊的应用
因为气焊焊接火焰能将接头部位母材金属和焊丝熔化，从而熔合，便可达到焊接的目的，应用比较广泛。气焊的应用范围及优缺点见表3.4；
3.4气焊的应用范围及优缺点
适用气焊
的材料厚度范围
（mm）主要接头型式优点缺点
低碳钢
低合金钢≤6对接、搭接、T型接
端接1.设备简单，移
动方便，在无电
力地区便于焊接
2.焊接铸铁和部
分有色金属时焊
接质量高1.热量较分散、热影响区变形大
2.某种金属因氧、氢等气体与熔化金属发生作用，会降低焊缝性能
不锈钢≤3对接、端接、堆焊
铜、黄铜
青铜≤20对接、端接、堆焊
3.2.2气割的应用
金属的燃点必须低于熔点；金属燃烧时产生的溶渣(氧化物)必须低于金屑的熔点且流动性要好，这种金属才能进行气割。气割的应用范围见表3.5；
3.5气割的应用范围
材料气割条件优点缺点
碳钢含碳＜0.5％时易于切割
含碳＞0.5％时不易切割1.设备简单，效率高，成本低
2.易于各种位置的切割
3.割缝整齐金属烧损少1.割缝附近金属元素被烧损，使硬度增高，晶体变粗
2.割后工件稍有变形
铸铁可采用振动气割法
不锈钢可采用振动气割法
第四章总结
管道焊接技术篇3
【关键词】主管道；自动焊；焊接工艺
0引言
核电站反应堆冷却剂主管道简称核电站主管道，是核电站核岛部分的关键部件之一，属于核安全一级、QA1级设备。连接着反应堆压力容器、蒸汽发生器和主泵，是一回路反应冷却剂系统压力边界的重要组成部分，运行中长期承受反应堆冷却剂的高温、高压，其安装焊接质量直接关系到核电站的运行安全。本文将对现在主要的焊接技术做一个整理分析。
1EPR焊接工艺
EPR核电站主回路系统由对称布置的四环路组成[1]，每个环路包括一台蒸汽发生器、一台主泵以及相连的主管道冷段、热段和过渡段，每个环路6个现场焊口，一共24个。
1.1施工逻辑分析
EPR主管道焊接实施涉及压力容器、蒸汽发生器、主泵以及主管道回路设备，包含测量计算、坡口加工引入组对和焊接等工作[2]，各项工序具有严格的逻辑关系。EPR主管道由于采用自动焊工艺，其施工逻辑有了较大的改进。
1.2施工工艺分析
自动焊工艺组对间隙要求为0-1mm[3]，相比传统手工焊1-4mm更为严格。因此，EPR核电站主管道施工引入了工装，以实现主管道的精确调整和组对，因此需要通过对主设备竣工尺寸进行精密测量；另外，为尽量消除安装公差对主管道组对影响[4]，主管道在组对调整过程中，需通过紧密测量严格控制设备安装位置，以满足自动焊组对的要求。
2CPR1000焊接工艺
CPR1000焊接工艺[5]采用二代加一回路百万千瓦级压水堆核电站技术路线。一回路系统通过主管道将反应堆压力容器、蒸汽发生器、主泵、稳压器连接构成3个封闭的环路[6]。
2.1焊接工艺评定
通过分析产品焊缝的母材材质、规格、坡口形式、焊接位置及焊接方法，主管道工评定母材选用与产品同钢号，且母材硼含量小于0.0018%，氮含量小0.08%的不锈钢材料；由于主管道属于大壁厚管道，采用氩弧自动焊，坡口形式加工为窄间隙[7]U型。
2.2现场焊接
CPR1000压水堆核电站每个环路由热段、过渡段和冷段组成，热段连接压力容器和蒸汽发生器；过渡段连接蒸汽发生器和主泵泵壳；冷段连接主泵泵壳和压力容器[8]。每个环路现场焊口8道，3个环路共有24道焊口。3个环路的焊接顺序及焊接施工活动彼此不受影响，可以同时开展焊接活动。
3AP1000主管道焊接工艺
3.1AP1000核电站主回路介绍
AP1000核电站主回路系统分2个环路组成，包括1条热段和2条冷段，稳压器通过波动管与1环热段相连，每个环路有6道主管道焊口，每台机组共12道焊口[9]。
3.2AP1000核电站主管道安装施工逻辑
AP1000主管道的安装施工逻辑顺序：1）压力容器、蒸发器、主泵泵壳、主管道就位；2）主管道压力容器侧焊口坡口检查，焊口组对，内部使用点固块进行固定；3）RV侧焊接至主管道壁厚50%，并执行相应的过程检查；4）SG侧测量定位，并进行数据拟合切割，加工坡口；5）坡口检查，焊口组对，点固焊，焊接至约50%厚度，执行过程检查；6）焊接RV侧焊口50%～100%，焊接SG侧焊口50%～100%[10]。
3.3AP1000核电站主管道焊接过程
AP1000核电站主管道冷段每道焊口由三部分组成[11]，热段焊口由四部分组成。其中冷段焊缝组成包括根部焊道、填充层焊道、盖面层焊道，热段焊缝组成包括根部焊道、内部填充焊道、填充焊道、盖面焊道。焊接组对要求：组对间隙0～2mm，内错边量0～0.8mm。
4结语
在焊接顺序上，EPR沿用的是蒸汽发生器引入前，其他焊口全部焊接完成，然后引入蒸发器，最后进行蒸汽发生器出入口焊接；CPR沿用手工焊工艺下主要设备安装逻辑。
三代核电EPR与AP1000核电站中的主管道采用窄间隙坡口设计，具有减小焊接残余应力和变形、提高焊接质量、减少填充量、降低生产成本的优点。主管道自动焊工程技术的成功研发与应用是我国核电工程建设领域的一项自主创新成果。主管道自动焊技术满足了批量化建造核电站的需要，该技术对提升核电站主管道焊接质量，提升电站安全性，提升施工效率有重要价值。
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管道焊接技术篇4
关键词：长输管道；焊接；油气
中图分类号：TG457文献标识码：A
一、国内外长输管道焊接技术现状
石油工业发展到现阶段，已逐步摆脱了依靠铁路、公路和民用航空的运输方式。具有连续输送能力且廉价的管道输送方式已日益成熟，这与我国近几十年来的管道建设是密不可分的。近年来我国的管道建设进入了快车道，如大型的西气东输管道、中俄管道、陕京管道，还有西部成品油管道等都相继的建成并投入使用。管道的建设与焊接技术的发展也密切相关，焊接技术和设备的好坏直接影响着管道的使用寿命。我国自改革开放以来，就在逐步的引入国外的先进技术来加快我国油气管道的建设。国际上目前较大直径的管道施工都以自动焊接为主，美国CRE-EVANS公司研制的长输管道自动焊接设备和工艺，是现代焊接技术发展的一个里程碑。
其实，国际上焊接技术的发展也是在不断的演变的，从前苏联为乌依连戈到西欧管道建设研制出了闪光焊法到在中东和俄罗斯应用较为普遍埋弧焊双联管技术，再到欧洲的固定管全周向埋弧焊以及日本的气保护强制成型技术，焊接技术一直在不断的向前发展。但技术不管怎么进步，都离不开一个根本的问题，即根焊问题。目前根焊的方法主要有内焊根焊和带铜垫对口器的外根焊成型两种方法。这两者有其优点也有不足之处，内焊根焊对设备的要求很高，往往设备比较复杂，且其在工作的时候容易出现故障，需要随时有技术人员在场待命才能保证其正常运行，配件也较贵，使用成本很高。带铜垫对口器的外根焊成型技术比较成熟，由于其相比较于内焊根焊技术，价格相对低廉，现在应用的也很广泛，但是，由于其有渗铜问题，在成型时内部如果有尖锐金属也会对焊接质量造成影响，因此也不是十分完美的根焊焊接工艺。
在长输管道的建设方面，我国以前主要以传统的手工焊为主，由于其焊接质量得不到保证，且焊接速度慢，现在已逐步被摈弃，取而代之的是从国外引进的先进的焊接技术。我国在20世纪80年代就从欧美引进了手工下向焊的焊接工艺，并在我国的长输管道建设上推广，取得了较好的效果，生产力有大幅度的提高。之后，又于90年代引进了自保护半自动焊（药芯焊丝半自动下向焊）设备和工艺，该工艺的优势很明显，可以连续送丝，而且不用气体保护，5级风下根本不用防护，有很好的抗风性能，最重要的是其便于操作，焊工能较快的掌握，但该方法不能根焊。后来我国又引进了较为先进的“双联管焊接方法”，并应用在轮南至库尔勒输油管道上，进21世纪后，在西气东输工程中，我国管道建设公司又引进了noreast公司的自动焊机aw97-1，该技术采用大机组流水作业，焊接质量稳定且易于操作，焊缝成形美观。
二、焊接技术在长输管道施工中的应用
1、手工电弧焊工艺
我们依据其所采用的焊条以及焊接方向的不同，管道手工电弧焊接主要可以分为：低氢焊条上向焊、低氢焊条下向焊、高纤维素焊条下向焊、组合焊接四种方法。
1.1低氢焊条上向焊
其主要就是应用于小口径管道的焊接，具有优良的抗冷裂性能，以及在接头尺寸不规格出现大错边的情况下，依旧具有良好的X射线合格率，主要应用于工艺厂站内的一些重要管件和接头上。该方法的焊接效率低于高纤维素的焊条下向焊和低氢焊条下向焊。
1.2低氢焊条下向焊
低氢焊条下向焊，该种焊接方法主要采用的是低氢型焊条药皮，焊缝熔合金属含氢量低，并且小于5ml/100g，焊缝本身就具有了抗断裂性以及优良的低温韧性能，主要可以应用于在寒冷环境中运行的管道上或者是硫化氢腐蚀较严重的管道。该方法的焊接速度与纤维素焊条的焊机速度是相当的，其缺点就是焊接速度在跟纤维素焊条明显要地的多，对根焊时的焊口组对，对坡口尺寸要求是比较高的，容易出现内咬边、未融合以及未焊透等等的根部缺陷。所以说，这种焊接方法在长输油气管道中通常是不单独的进行使用。
1.3高纤维素焊条下向焊
目前，我国国内长输管道一般采用的是焊接工艺法就是纤维素下向的焊接。其适用于X60以下钢级，厚壁为7~16mm、直径大于254mm钢管的焊接。其优点就是高焊速、大电流，根焊的速度可以达20~50cm/min，这也就表明了焊接的效率是较高的。则缺点主要表现在纤维素焊条的溶解氢的含量高达30~40ml/100g，焊缝的抗裂性以及低温韧性没有低氢焊条好。
1.4组合焊接
采用不同的焊接方法来共同的完成一道环焊缝，来获得最佳的焊接效果，这就被称作组合焊，其主要有三种形式：
一是根焊，采用的是上向焊，填充和盖面采用下向焊。对于根焊，下向焊要求的坡口精度要高于上向焊。在一些连头对死口焊接之中，我们推荐使用的是上向焊打底根焊，下向焊填充、盖面。
二是纤维素焊条下向根焊、热焊，其余焊道采用的是低氢下向焊。纤维素的根焊速度是比较快的，对于组对质量要求则是较低的，非常适宜机械化流水线的焊接作业，填充、盖面则采用的是低氢下向焊，不仅仅速度快，层间清渣相对比较容易，盖面成型美观，且焊缝具有优良的低温韧性和抗裂性能，尤其适用于钢级在X60以上的油气管道。
三是根焊和热焊，采用的是纤维素焊条下向焊，填充、盖面采用上向焊。在壁厚为7~16mm管子的焊接之中，下向焊时最具有竞争力的。当管壁太厚的时候，焊接层数也要相应的增加，焊接燃弧时间因素对整个焊接时间的影响而有所降低，自然，其高效性的优点也就丧失了。所以说，对于壁厚超过16mm的管道，一般采用的是上向焊与下向焊两种方法组合的焊接方式。
2、半自动下向焊工艺
2.1药芯焊丝自保护半自动下向焊
药芯焊丝自保护半自动焊，非常的适用于户外有风场合，靠药芯高温分解释放出的大量气体对电弧和熔池进行保护，同时还会有凝固焊缝金属以及少量熔渣对熔池来进行保护的一种高效优质焊接方法。药芯焊丝的连续作业方式可减少焊接接头数目，提高焊缝质量和劳动生产率，药芯焊丝工艺性能优良、电弧稳定、成形美观，适合全位置管道焊接，通过选择一定牌号的药芯焊丝含有的合适过渡元素，力学冲击韧性可得到极大提高。
2.2CO2活性气体保护半自动下向焊
CO2气体保护焊是一种廉价、高效、优质的焊接方法。传统短路过渡C02焊不能从根本上解决焊接飞溅大、控制熔深与成形的矛盾。在逆变焊机高速可控性基础上，采用波形控制技术的STT(SurfaceTensionTransfer)型CO2半自动焊机，熔滴过渡由液体表面张力完成，电流电压波形可控，。
结束语
长输管道焊接的技术方法及应用相对复杂，存在很多的技术要求和施工条件要求。在焊接的施工中还要根据管材的材质和管材的规格选用合适的焊接方法。要保证焊接后的长输管道，在检验达到规范要求、再现性能的优越性，就一定要保证焊接施工工艺到位和在施工过程中应用正确。
参考文献
[1]司昊亮.油气长输管线现场焊接的质量控制措施[J].中小企业管理与科技(下旬刊),2014,02:147-148.
管道焊接技术篇5
关键词：长输管道施工；下向焊焊接工艺；手工下向焊焊接；半自动下向焊焊接全自动气体保护下向焊焊接;施工工艺;焊接方法;管理措施;应用标准;
Abstract:Thisarticlesummarizesthecellulosetype,mixedtype,compositetypethreekindsofdownwardweldingandweldingtechnologyofsemiautomaticactivegaswelding,fluxcoredarctwodownwardweldingtechnologyandautomaticreactivegasshieldedarcweldingwithfluxcoredwiretotheautomaticweldingtechnologycharacteristicsandinourcountrypipelineconstructionapplication,weldingprocess,weldingmethodandapplicationofstandard,managementmeasuresinconstructionprocessaredescribedindetail,inthesametypeofconstructionhavinglessons.
Keywords:constructionofalongdistancepipeline;downwardweldingdownwardwelding;welding;weldingsemi-automatictofullyautomaticgasshieldedvertical-downwelding;weldingmethod;constructiontechnology;managementmeasures;applicationstandard;
中图分类号：P755.1文献标识码：A文章编号：2095-2104（2012）07-0020-02
一、手工下向焊接技术的引用
随着西气东输、川气东送等大型石油油气管道工程的建设，传统的焊接工艺已不能适应长距离输送油气管道施工的需要，我国长距离输送油气管道施工采用的传统焊接工艺，已逐步被全纤维素型手工下向焊、半自动焊焊接、全自动焊焊接工艺所代替。目前全纤维素型手工下向焊焊接工艺、药芯焊丝半自动焊焊接工艺以焊接合格率高和生产效率高等优势，在我国大、中型直径长距离管道输送建设中得到广泛应用。我公司经反复试验和实践，在西气东输、川气东送等长距离输气管道工程建设中成功地采用全纤维素型手工下向焊与自保护药芯焊丝半自动焊联用的焊接工艺，提高了焊接质量和生产效率，降低了生产成本。
二、手工下向焊焊接技术的特点
手工下向焊焊接技术与传统的向上焊焊接相比具有焊缝质量好、电弧吹力强、挺度大、打底焊时可以单面焊双面成形、焊条熔化速度快、熔敷率高等优点，被广泛应用于管道工程建设中。随着输送压力的不断提高，油气管道钢管强度的不断增加，手工下向焊焊接技术经历了全纤维素型手工下向焊——混合型下向焊——复合型下向焊焊接这一发展进程。
1．全纤维素型下向焊焊接技术
全纤维素型下向焊焊接对焊机的主要要求是：
(1)具有陡降外特性，静特性曲线A段适当提高。
(2)外拖推力电流起作用时其数值要足够大。
(3)适当提高静特性曲线外拖拐点，以达到小滴过度，如下静特性曲线图。
静特性曲线图
全纤维型下向焊焊接工艺参数见表1。该工艺的关键在于根焊时要求单面焊双面成形；仰焊位置时防止熔滴在重力作用下出现背面凹陷及铁水粘连焊条。
表1全纤维素型下向焊接工艺参数
2．混合型下向焊焊接技术
混合型下向焊焊接是指在长输管道的现场组焊时，采用纤维素型焊条根焊、热焊，低氢型焊条填充焊、盖面焊的手工下向焊焊接技术。主要用于焊接钢管材质级别较高的管道。
西气东输是我国第一条采用下向焊工艺和进口钢管及焊材建成的长距离管道，其工艺参数见表2。
表2混合型下向焊接
3．复合型下焊焊接技术
复合型下向焊是指根焊及热焊采用下向焊焊接方法，填充焊及盖面焊采用向上焊焊接方法的焊接工艺。其主要应用于焊接壁厚较大的管道。
20世纪90年代末期，大壁厚管材广泛应用国内外油、气和水电工业长输管道中，水电工业的压力管道中一般管径达1m以上，壁厚达10～60mm，在我国北方寒冷地区油气管道壁厚也达到10～24mm。与传统的向上焊相比，由于下向焊热输入低，熔深较浅，焊肉较薄，随着钢管壁厚的增加，焊道层数也迅速增加，焊接时间和劳动强度随之加大，单纯的下向焊难以发挥其焊接速度快、效率高的特点。采用手工电弧焊时，不同壁厚钢管焊接层次及道数见表3。
而根焊、热焊采用向下焊，填充焊与盖面焊采用向上焊；复合下向焊技术则可发挥两种焊接方法的优势，达到优质高效的效果。在半自动气体保护下向焊焊接技术应用于管道建设之前，大壁厚管道多采用复合型下向焊接技术。如我公司曾经承建的苏州市吴江自来水厂混水输水管道工程所用钢管规格为Ф1400mm×14mm，材质为Q235—A。焊接过程中根焊热焊用纤维素焊条J425G(E6010)，填充焊和盖面焊采用普通E4303焊条，使焊缝焊道层数由单一下向焊所需的7～8层，减少为4～5层，焊接时间可缩短30min，大大提高了生产效率。
表3手工下向焊不同壁厚钢管焊接层次及焊道数
表4纤维素型下向焊焊条焊接规范
表5
三、半自动下向焊接技术的应用与发展我国的半自动焊接技术在长输管道建设中的应用是20世纪90年代逐步引进、发展起来的。由于半自动焊具有生产效率高、焊接质量好、经济性好、易于掌握等优点，自引用到中国管道建设中，迅速地发展起来。半自动下向焊焊接主要有药芯焊丝自保护半自动下向焊和活性气体保护半自动下向焊两种方法。
1．药芯焊丝自保护半自动焊技术
管道焊接技术篇6
【关键词】含硫介质；集输管道；管道焊接
1.引言
（1）某储气库群集输管线设计压力较高（最高达42MPa），部分设计参数世界范围内较为罕见，集输管道采用抗硫碳钢+缓蚀剂的方案进行气体输送，在国内外成功应用的先例也较少。在焊接环节面临着焊接工艺评定标准、焊接工艺选择、抗硫焊材选取等没有成熟经验可借鉴的困难。
（2）焊接是管道施工中的重要环节，其质量高低对管道运行安全关系紧密，合理选择焊接方案尤其重要。天然气中的H2S会导致管道硫化物应力开裂（SSC）和氢致开裂（HIC），且含硫天然气有毒性，管道腐蚀穿孔可能造成严重事故，直接威胁生命和财产安全。因此，对此类管道需采取有针对性的焊接方案来确保焊接质量，从而保证整个工程的安全性。
2.焊接方案的确定
对输送酸性天然气管线的质量要求比输送净化气的管线更严格一些，因此在焊接之前从焊接工艺试验评定到焊接规程制订、焊工考试，都要考虑金属材料的敏感性问题。在该类管道焊接过程中，除了考虑满足常规力学性能外，还需对其耐腐蚀性能进行重点研究，以通过标准氢致开裂（HIC）和硫化物应力腐蚀开裂（SSC）实验为最终合格判定标准。
2.1焊接工艺的选择。
2.1.1根焊。
（1）该储气库群集输管道具有管径小、壁厚大的特点。根据厚壁管道的施工需要，并结合国内现有的技术，可选择的焊接工艺有手工电弧焊、氩弧焊和氩电联焊，因为氩弧焊从喷嘴中喷出的氩气有冷却作用，因此焊缝热影响区窄，热输入集中，焊件变形小，是厚壁钢管打底的最优选择，故本工程集输管道采用氩弧焊打底。
（2）焊缝根部除金属性能较差之外，表面形状也不规则，熔合不透的根部呈“V”或“M”形，这些形状的尖端部位半径很小，应力集中又最不容易检查到。焊缝根部位于管内壁又直接接触酸性天然气，因此保证焊缝质量重点在于保证焊缝根部的焊接质量。
2.1.2热焊、填充和盖面。
自保护药芯焊丝半自动焊技术，主要用于热焊、填充和盖面，是目前管道施工中最为常见的焊接工艺，具有焊接效率高、焊缝成形好、抗风能力强、适合野外作业等优点。但实践中，也会受其它因素的制约：现场焊接时常采用纤维素焊条、自保护药芯焊丝等含氢量高的焊材，线能量小，冷却速度快，会增加冷裂纹敏感性，需要采取必要的措施（如焊前预热）；现场焊接位置一般为水平固定或倾斜固定对接，包括平焊、立焊、仰焊、横焊等焊接位置，对于厚壁管因焊接应力的作用焊口根部容易产生裂纹缺陷，管径小焊工在施焊时焊条角度变化较快，焊接电流、电压变化大，掌握起来有一定难度，很容易产生焊接缺陷，因此大壁厚小管径的管道焊接对焊工的操作技能提出了更高、更严的要求。
2.1.3上向焊与下向焊的选取。
与上向焊工艺相比，下向焊工艺的特点是：焊接速度快，生产效率高；焊接质量好，向下焊电弧吹力大，穿透均匀，焊缝根部成形饱满；操作技术单一，易于掌握。但下向焊工艺的焊层较薄，随着管径减小、壁厚增加焊道层数迅速增加，焊接时间与劳动强度加大，其优点也难以体现。针对集输管道管径从114.3～323.9mm、壁厚从10～30mm不等的情况，推荐DN≤200mm的管道采用上向焊，DN>200mm的管道采用下向焊。
2.2焊接材料的选取。
（1）按药皮性质可将焊条分为酸性和碱性两类。药皮中含有大量酸性氧化物（TiO2、SiO2等）的焊条称为酸性焊条。药皮中含有大量碱性氧化物（CaO、Na2O等）的称为碱性焊条。为保证焊接质量，酸性天然气管道焊接应尽量选择超低氢型碱性焊条，与酸性焊条比较碱性焊条的优点见表1。因其熔渣属碱性，氧化性极低，对去氢和脱硫有良好的效果，不易在焊缝中形成残留物，焊缝组织良好，综合力学性能优越。
表1碱性焊条的优点
优点原因
机械性能好碱性焊条的机械性能好，特别是塑性、韧性好。
脱硫能力强碱性焊条含锰量高以及药皮中的CaO成分，使其脱硫能力强，焊缝金属中有害元素S含量较低，焊缝接头热裂纹的倾向小。
脱氧能力强当氧溶入金属中，形成的氧化物以点状存在于金属中，或者以细小网状存在于金属结晶边界线上，这些夹渣物将严重影响接头的塑性和韧性，碱性焊条含有硅铁、钛铁，因而其脱氧能力强，氧化物夹渣气孔少。
低氢型当氢以原子状态溶于金属中，氢原子进一步结合变成氢分子压力要增到30MPa。金属溶入氢能提高屈服点，但要严重地降低延伸率及断面收缩率。在低温状态下，塑性、韧性降低更明显，在焊接试件拉伸试验中，断面上出现的“白点”，人们称它“鱼眼”，就是氢白点。碱性焊条药皮中有CaF2，它能避免氢溶于金属中，使接头金属中含氢量降低。碱性焊条药皮的去氢作用，使得焊接接头含氢量很低，故碱性焊条又称为低氢型焊条。
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